嵌入式智能油井监控系统的设计与开发.doc

嵌入式智能油井监控系统的设计与开发 李 永 ( 中国石油大学( 华东) 计算机与通信工程学院，青岛 266555) 摘 要 数字油田已经成为石油行业关注的热门话题。油田数字化已是石油行业发展的一个必然趋势。针对油田的实际需 求，设计并实现了基于 Web Services 的分布式油田远程监控系统。该系统结合相关嵌入式技术和 Web Services 技术，实现客户 端、应用端、服务端的通信以及相互之间的控制，并且可自动连续计量油田各类环境数据、实时监控油田状况。通过 Web Serv- ices 技术，使用不同语言开发、运行在不同平台上的客户可以无缝地获取所需的应用，从而达到资源效率的最大化。 关键词 Web Services 油井监控 嵌入式系统 数字油田 中图法分类号 TP311. 11; 文献标志码 A 远程监控系统经历了从基于 PC 的局域网网络 监控系统、基于 PC 的 Web 服务器的远程监控系统， 直至目前以嵌入式 Web 服务器的远程监控系统为 发展热点的三个阶段。然而随着 Internet 网络的发 展，人们给远程监控系统提出了新的要求。远程监 控系统的用户们将要求任意一 个终端都可以作为 远程监控系统的监控终端并接 入因特网上的基于 任何操作系统平台的终端从而 进行实时监控和管 理，也就是说下一代远程监控系统区别于现有系统 的重要特征就在于其能够实现对多种平台、多种终 端的通用性和自适应性。 另一方面，“数字油田”已经成为石油行业关注 的热门话题，油田数字化已是石油行业发展的一个 必然趋势。随着自动化技术、嵌入式系统技术和计 算机网络技术的广泛应用以及 Internet 的 不 断 深 入，数字油田 站 场 远程监控迫切需要向跨网络、跨 平台、跨 系统的松耦合的 异构分布式系统方向发 展，而传统分 布 式 计算技术已不能满足这种需要。 因此我们基于 XML Web Services［1，2］ 的分布式计算 模型，设计并 实 现 了一个数字油田远程监控系统。 该系统应 用 Web Service 技 术［3］ 实 现 客 户 端，应 用 端，服务端的 通 信 以及相互之间的控制，并 且 可 自 动连续 计量油田各类环 境 数 据、实时监控油田状 况。通过 Web Service 技术［4］，使用不同语言开发、 运行在不同平台上的客户可以 无缝的获取所需的 应用，从而达到资源效率的最大化。 系统设计 1 本系统设计的分布式多点数字油田远程监控 系统由三部分组成: 现场监控终端，监控中心，移 动监控终端。监控中心与现场监控终端之间，移动 终端与监控中心之间都采用 C / S 结构，充分利用企 业局域网的资源，尽可能地提高效率又兼顾了易维 护性和可扩展性。基于 Web Service 技术构建整个 系统，实现了系统的跨平台、分 布 式、远 程 监 控 等 性能。 现场监控终端由油井动力控制模块、油井状态 参数采集模 块、视 频控制及视频采集模块，通 信 模 块组成。动力 控 制 模块主要是接收远程控制数据 对油井电 机 的 运 转状态进行控制。油 井 状 态 参 数 采集模块实时采集油井的运行状态参数，并将这些 数据发送到监控中心，实现对油井运转状态的实时 监控。视频控 制 及 视频采集模块接收监控中心传 来的视频设备控制数据，调节视频采集设备。采集 油井现场环境的视频数据，将视频数据发送到监控 中心，实现对油井现场环境的实时监视。同时将视 频采集设备的图像参数也发送到监控中心，方便监 2011 年 11 月 25 日收到 作者简介: 李 永 ( 1981—) ，男，硕 士。实 验 师。研 究 方 向: 操 作 系 统和嵌入式系统。E-mail: evaleao@ upc． edu． cn。  2210 科 学 技 术 与 工 程 12 卷 控人员了解视频采集设备信息，调节视频采集设备。 监控中心由数据库服 务 器，监控客户机等组 成。监控中心 接 收 现场监控终端传来的油井的状 态信息数据，对这些数据进行存储。实时监控油井 的运转情况，当 油 井出现异常情况发出异常警告， 提醒操作 人 员 进 行 处 理。接受油井传来的视频数 据，对油井现场环境进行实时监视。监控中心接到 不同油井发来的数据后可以把 数据发给某个指定 的移动监控终端，这样油井监控人员可以随时随地 地查看 相关油井的运行 情 况，便于对异常做出反 应。同时监控 中 心 也可以接收移动监控终端发来 的控制数据，并转发到现场监控终端，控制、调整油 井的运转状态。 移动监控终端由数据显示模块，控制数据调节 模块，通信模块组成。移动监控终端接受监控中心 发来的油井状态信息并进行实时显示，操作人员用 它可以随 时